CN1796159B - 具有带底切设计的胎面花纹块的轮胎胎面 - Google Patents

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Abstract

具有带底切设计的胎面花纹块的轮胎胎面。本发明提供了一种改进的轮胎胎面，其具有改进的防滑性能。具体说来，这种胎面包括一个或多个胎面花纹块，其具有一个或多个带底切面的壁，以便使水流偏离周向凹槽而进入横向凹槽，从而改进了轮胎的磨损防滑性能。

Description

具有带底切设计的胎面花纹块的轮胎胎面
技术领域
本申请要求享有之前于2004年12月30日提交的、授予Nguyen等人的题名为“具有带底切设计的胎面花纹块的轮胎胎面”、代理人档案号为No.GYTR-41的共同未决的美国临时专利申请No.60/640678的权益和优先权，该临时专利申请通过引用而完整地结合在本文中。
本发明大体上涉及充气轮胎，更具体地涉及一种具有胎面花纹块的花纹布置的胎面，其带有一个或多个胎面花纹块，所述胎面花纹块具有一个或多个带底切设计的壁，以便使水流偏离周向凹槽而流向横向凹槽，从而改善轮胎的磨损防滑性能。
背景技术
随着传统轮胎的胎面磨损，胎面花纹块之间的凹槽的容积会减小，这可能导致降低的防打滑性能。传统轮胎包括具有胎面花纹的胎面，其在轮胎承载时，限定了用于与路面之间形成摩擦接合的着地印痕。胎面花纹分段成由周向凹槽和横向凹槽相交而限定并分开的多个凸形花纹块。这些凹槽对于提供柔性和除去水是必需的，而花纹块确定了轮胎的控制、加速和刹车特性。周向凹槽定位成使凸形花纹块主要以柱或凸筋的形式来设置，并围绕轮胎圆周而周向地延伸。
花纹块的尺寸、凸筋的数量以及横向凹槽的倾斜角度配合在一起，以用于确定充气轮胎的整体性能。具体地说，这些因素确定了胎面接触路面的量，并因此确定了架在轮胎上的车辆的牵引力和控制。凹槽的深度一般确定了周向凹槽和横向凹槽相交以引导水的能力。
对于新的轮胎而言，为了优化性能，胎面花纹将在各种设计参数之间进行折衷设计。随着轮胎磨损，在未磨损状态下使轮胎胎面花纹的性能最优化的参数选择可能在凹槽深度减小时就不是最佳的。例如，新的轮胎结构可能设计成使得胎面花纹具有为降低噪音和打滑控制而最优化的凸形花纹块。然而，在新造状态下可提供平衡的轮胎性能的胎面花纹块可能在磨损状态下并不具有最佳的降噪和打滑控制。虽然胎面花纹块路面接触面与路面之间的接触所产生的噪音问题在磨损状态下减小了，但是，带传统胎面花纹块的当前已磨损轮胎明显比新轮胎更易打滑。
出于这些和其它原因，需要提供一种带一个或多个胎面花纹块的轮胎胎面，所述胎面花纹块具有一个或多个具有一定尺寸的侧壁，其解决了传统轮胎胎面的缺陷，尤其是磨损后的防滑性能。
发明内容
本发明提供了具有一个或多个胎面花纹块的改进的胎面花纹设计，所述胎面花纹块具有一个或多个带底切设计的侧壁，以便使水流偏离周向凹槽而流向横向凹槽，从而改善了胎面的磨损防滑性能。
一个实施例涉及一种带有一个或多个胎面花纹块的轮胎胎面，所述胎面花纹块具有第一和第二侧壁以及在轴向外部沿周向延伸的侧壁。该第一侧壁限定了具有新区域和磨损区域的前缘，该前缘设置成相邻于横向凹槽，并在转角处邻接在该第二侧壁上，该第二侧壁具有新区域和磨损区域并且设置成相邻于与该横向凹槽相交的周向凹槽，该周向凹槽限定了设置在该轮胎胎面周围的水槽，水在该水槽中在朝向该前缘的方向上沿着该第二侧壁流动。该前缘的新区域限定了从平行于该周向凹槽中的水的直线流动的直线至由该转角引出的该新区域的切线之间所测得的钝角，以便该前缘的新区域的形状限制水流偏离该周向凹槽而进入该横向凹槽，该前缘的磨损区域限定了从平行于该周向凹槽中的水的直线流动的直线至由该转角引出的该磨损区域的切线之间所测得的锐角，以便该前缘的磨损区域的形状使水流偏离该周向凹槽而进入该横向凹槽，该第二侧壁是底切式的，且该在轴向外部沿周向延伸的侧壁为直线形。
这种水流偏离可被引向沿着赤道面任意定向的胎肩或另一周向凹槽，使得可以从胎面着地印痕中除去水，从而改进了胎面的磨损防滑性能。
在一个示例性的实施例中，轮胎胎面包括：具有第一和第二侧壁以及在轴向外部沿周向延伸的第四侧壁的第一胎面花纹块，该第一侧壁限定了具有新区域和磨损区域的前缘，该前缘设置成相邻于横向凹槽，并在转角处邻接在该第二侧壁上，该第二侧壁设置成相邻于与该横向凹槽相交的周向凹槽；通过该横向凹槽而与该第一胎面花纹块的前缘间隔开的第二胎面花纹块，该第二胎面花纹块包括第一侧壁和第二侧壁，该第二胎面花纹块的第二侧壁具有新区域和磨损区域并且设置成相邻于该周向凹槽，该周向凹槽限定了设置在该轮胎胎面周围的水槽，水在该水槽中在沿着该第二胎面花纹块的第二侧壁并朝向该前缘的方向上沿着该第一胎面花纹块的第二侧壁流动。该前缘的磨损区域限定了从平行于该周向凹槽中的水的直线流动的直线至由该转角引出的该磨损区域的切线之间所测得的锐角，以便使水流偏离该周向凹槽而进入该横向凹槽，该前缘的新区域限定了从平行于该周向凹槽中的水的直线流动的直线至由该转角引出的该新区域的切线之间所测得的钝角，以便限制水流偏离该周向凹槽而进入该横向凹槽，且该第一胎面花纹块的在轴向外部沿周向延伸的第四侧壁为直线形。
因此，通过以上所述，提供了一种具有胎面花纹块的花纹布置的改进的轮胎胎面，其带有一个或多个胎面花纹块，所述胎面花纹块具有一个或多个带底切设计的壁，以便使水流偏离周向凹槽而流向横向凹槽。新、旧胎面状态之间的形态变化主要是通过一个或多个胎面花纹块的至少一个侧壁相对于周向凹槽中的水流方向的角度定向变化而引起的。
从以下结合附图进行的详细介绍中，将更容易理解本发明的特征和目的。
附图说明
这些附图结合在本说明书中且构成了本说明书的一部分，在这些图中显示了本发明的实施例，并且连同本发明的上述简要介绍以及以下详细描述一起，用于解释本发明。
图1是带有根据本发明的胎面花纹块的胎面的局部视图，其中显示了胎面处于新的或未磨损的状态；
图2是处于磨损状态下的图1所示胎面的局部图；
图3是根据本发明一个实施例的胎面花纹块的顶视平面图；
图4是图3的胎面花纹块沿着剖面线4-4的剖视图；
图5是图3的胎面花纹块沿着剖面线5-5的剖视图；
图6是图3的胎面花纹块沿着剖面线6-6的剖视图；
图7是图3的胎面花纹块沿着剖面线7-7的剖视图；和
图8是图3的胎面花纹块沿着剖面线8-8的剖视图。
具体实施方式
如图1和2最佳地所示，胎面10(局部显示)分成设置在凸筋22a和22b中的多个胎面花纹块12，凸筋22a和22b周向地围绕胎面10延伸。胎面花纹块12还由形成于胎面10中的连续周向凹槽16，17与多条横向凹槽18，19之间的相交来限定。因此，相邻的凸筋22a，22b通过周向凹槽16而间隔开，而胎面花纹块12分别通过横向凹槽18，19而与相同凸筋22a，22b中的相邻花纹块12单独地间隔开。
周向凹槽16，17和横向凹槽18，19代表胎面10中的狭长空隙区域。虽然只显示了两条周向凹槽16，17，但是应该理解，在胎面10中可设有比所示的更多或更少的凹槽，并且可设于胎面中的许多位置，例如沿着赤道面(未示出)或与之间隔开，如图所示。胎面10可成形为用于对以前的成品轮胎(未示出)进行翻新的胎面部件，或者可作为胎面设计而直接形成于生轮胎(未示出)上，这是本领域中众所周知的。
胎面花纹块12从胎面10中向外突出，并包括径向最外的路面接触面20，其在轮胎旋转时接触路面(未示出)，以形成着地印痕。横向凹槽18在周向凹槽16，17之间延伸，而横向凹槽19类似地可在胎面10的周向凹槽16与另一周向凹槽(未示出)之间延伸。胎面10应由根据本领域中众所周知的技术标准所选择的合适材料构成，例如天然橡胶或合成橡胶成分。
进一步参见图1和图2，由横向凹槽18a间隔开的第一胎面花纹块12a和第二胎面花纹块12b设有如下更详细介绍的底切设计。这种底切设计允许水流的增加，即准许由箭头28(图2)所代表的水流沿着朝向胎肩26的方向而偏离周向凹槽16流向横向凹槽18a，并最终流向周向凹槽17。虽然第一和第二胎面花纹块12a，12b显示为是一样的，但是本领域中的技术人员应该理解，它们的尺寸也可以变化。还应该理解，在胎面10上可设置任意数量的胎面花纹块12，这些胎面花纹块具有一种或多种如下所述的底切设计，以控制水流偏离周向凹槽16而流至一个或多个横向凹槽18，19。
由于在图中显示第一和第二胎面花纹块12a，12b是一样的，因此，第一胎面花纹块12a的以下介绍应理解为同样适用于第二胎面花纹块12b。因此，相同的标号用于标识相同的元件。因此，如在图3-8中最佳地所示，第一胎面花纹块12a包括第一侧壁30，其限定了前缘并且包括新区域32和磨损区域34。新的或未磨损的区域32限定了胎面花纹块12a的前缘30的新胎面的大约前30-60％，优选为大约前40-50％。前缘30设置成相邻于横向凹槽18a(图1)，并在前缘转角40a处邻接在第二侧壁38上。第二侧壁38设置成相邻于与横向凹槽18a相交的周向凹槽16。第二侧壁38也具有新区域42和磨损区域44。类似地，如图4中最佳地所示，新区域42限定了第二侧壁38的新胎面的大约前30-60％，优选为大约前40-50％。
进一步参见图3-8，第三侧壁48限定了后缘，并位于第一侧壁30的对面。这个后缘48设置成相邻于横向凹槽18b(图1)，并在后缘转角52a处邻接在第二侧壁38上。如下进一步介绍，后缘48一般可成形为顺应前缘30的轮廓。第四侧壁52与第二侧壁38相对，并且设置成相邻于周向凹槽17。第四侧壁52分别在前缘转角40b和后缘转角50b处邻接在前缘30和后缘48上。第四侧壁52通常为直线形。另外，虽然显示胎面花纹块12a的转角40a，40b，52a，52b是直线形，然而，其中一个或多个转角可以为圆的或圆角形。
再次参见图1和2，周向凹槽16，17限定了设置在轮胎胎面10周围的水槽，更具体地说，周向凹槽16限定了水槽，其中，在轮胎(未示出)沿着路面(未示出)旋转的过程中，箭头56所代表的水流在该水槽中在从相应胎面花纹块12a，12b的前缘30沿着第二侧壁38而朝向后缘48的方向上流动。值得注意的是，第一和第二胎面花纹块12a，12b的第一和第二侧壁30，38的定向作为胎面10的路面接触面20与底面58之间的位置之函数，而相对于水流56方向产生变化。在使用过程中，胎面花纹块12以及凹槽16，18，19的深度将随着胎面10的磨损而减小。随着胎面10的磨损，路面接触面20处于底面58之上的不同所得高度，因此，第一和第二侧壁30，38具有不同的角度定向，如下所述。
如图1和4中最佳地所示，胎面花纹块12a的前缘30的新区域32构造成相对于周向凹槽16中的水流56的方向而呈大致钝角的定向(θ1)，以便限制水流偏离周向凹槽16而进入横向凹槽18a。更具体地说，前缘30的新区域32限定了大致钝角(θ1)，该钝角从直线62至由前缘转角40a引出的前缘30的切线64之间所测得，直线62平行于周向凹槽16中的水流56方向，因此，新区域32限制了水流偏离周向凹槽16而进入横向凹槽18a。钝角(θ1)最好不超过大约100°。
如图2和6最佳地所示，胎面花纹块12a的前缘30的磨损区域34具有相对于周向凹槽16中的水流56方向而成大致锐角的定向(θ2)，以便使水流28偏离周向凹槽16而流入横向凹槽18a。更具体地说，前缘30的磨损区域34限定了从直线62到直线66之间所测得的大致锐角(θ2)，直线62平行于周向凹槽16中的水流56方向，直线64是从前缘转角40a引出的磨损区域34的前缘30的切线，因此，磨损区域34的形状就允许水流28偏离周向凹槽16而进入横向凹槽18a。这种水流偏离28被引向周向凹槽17，并允许去从胎面10的着地印痕中去掉水，从而改进了胎面10的磨损防滑性能。锐角(θ2)最好不小于大约70°，更优选为大约80°-85°。从顶部32的钝角定向(θ1)至底部34的锐角定向(θ2)的变化可以如图所示为平滑的或渐变的，或者可以是突变的。
除了胎面花纹块12a，12b的前缘30的变化结构之外，第二侧壁38设有底切设计，其中磨损区域44沿着水流56方向而向内倾斜。同样，如下详述，第二侧壁38的新区域42的一部分68向外延伸，以便有助于防止水流偏离。
第二侧壁38的设计理论上与相邻胎面12的前缘30相协调。例如，如图1中最佳地所示，第二胎面花纹块12b的第二侧壁38与第一胎面花纹块12a的前缘30相配合，以控制周向凹槽16中的水流偏离。更具体地说，第二胎面花纹块12b的第二侧壁38的新区域42的部分68延伸至超出第一胎面花纹块12a的新区域32的前缘转角40a，而前缘30的新区域32包括相对于周向凹槽16中的水流56方向成大致钝角的定向(θ1)，以便限制水流偏离周向凹槽16而进入横向凹槽18a。而且，如图2和4最佳地所示，第二胎面花纹块12b的第二侧壁38的磨损区域44沿着水流56方向向内倾斜，而第一胎面花纹块12a的前缘30的磨损区域34包括相对于周向凹槽16中的水流56方向成大致锐角的定向(θ2)，以便使偏离水流28偏离周向凹槽16而进入横向凹槽18a。
虽然水流偏离在这里显示和描述为仅仅沿着一个方向，即朝向胎肩26和周向凹槽17的方向，但是本领域中的技术人员应该理解，水流56的方向也可通过横向凹槽19偏离、即偏向与轮胎胎肩26相对的周向凹槽(未示出)和胎肩(未示出)，例如通过提供凸筋22b的一个或多个胎面花纹块12，其带有与胎面花纹块12a的构造成镜像的构造。另外，虽然上文显示并描述了第一和第二胎面花纹块12a，12b具有一个以上的带底切面的侧壁30，38，但是应该理解，第一和/或第二胎面花纹块12a，12b可以只设有一个底切面。同样，在一个示例性实施例中，只有第一胎面花纹块12a的第一侧壁30的定向发生变化。在另一实施例中，第一胎面花纹块12a的第一侧壁30的定向与第二胎面花纹块12b的第二侧壁38协同地变化，以使水流偏离。另外，胎面10可包括沿着赤道面(未示出)定向的大周向凹槽(未示出)，在凹槽两侧带有胎面花纹块12的花纹布置，其中一个或多个胎面花纹块12具有一个或多个带底切设计的壁30，38，48，52，以便使水流偏至凹槽中，从而提高轮胎的磨损防滑性能。
值得注意的是，横向凹槽18可将基本连续的偏离水流28横向地传出胎面10的着地印痕之外，以便通过胎肩26排出。随着胎面10的磨损，周向凹槽16中的更大百分比的水偏离到横向凹槽18中。结果，当行驶在潮湿的路面上时，凹槽16，17，18可更有效且更有效率地用于将水通过胎肩26排出轮胎着地印痕之外。因此，同现有的传统胎面相比，处于图2所示磨损状态下的胎面10具有改进的防滑性能。
因此，这样就提供了本发明的胎面10，其包括一个或多个具有底切设计的胎面花纹块12，以便将水流偏离周向凹槽16而流入横向凹槽18，从而提供了具有改进的磨损防滑性能的胎面10。
虽然已经通过其一个或多个实施例的介绍来解释了本发明，虽然已经非常详细地介绍了这些实施例，但是，这并非试图将所附权利要求的范围限制在或以任何方式限于这些细节。其它的优点和改型对于本领域中的技术人员而言是显而易见的。因此，本发明就其更广义方面而言并不限于这些所示和所述的特定细节、代表性的装置和方法，以及示例性实施例。因此，在不脱离本申请人的一般新颖构思的范围的前提下，可以对这些细节进行变更。

Claims (7)

1.一种轮胎胎面(10)，包括：
具有第一侧壁(30)、第二侧壁(38)和在轴向外部沿周向延伸的第四侧壁(52)的胎面花纹块(12a)，所述第四侧壁(52)与所述第二侧壁(38)相对，所述第一侧壁(30)限定了具有新区域(32)和磨损区域(34)的前缘，所述前缘设置成相邻于横向凹槽(18a)，并在转角(40a)处邻接在所述第二侧壁(38)上，所述第二侧壁(38)具有新区域(42)和磨损区域(44)并且设置成相邻于与所述横向凹槽(18a)相交的周向凹槽(16)，所述周向凹槽(16)限定了设置在所述轮胎胎面周围的水槽，水在所述水槽中在朝向所述前缘的方向上沿着所述第二侧壁(38)流动，
其特征在于，所述前缘的新区域(32)限定了从平行于所述周向凹槽(16)中的水的直线流动的直线(62)至由所述转角(40a)引出的所述前缘的新区域(32)的切线(64)之间所测得的钝角，以便所述前缘的新区域(32)的形状限制水流偏离所述周向凹槽(16)而进入所述横向凹槽(18a)，所述前缘的磨损区域(34)限定了从平行于所述周向凹槽中的水的直线流动的直线(62)至由所述转角(40a)引出的所述前缘的磨损区域的切线之间所测得的锐角，以便所述前缘的磨损区域(34)的形状使水流偏离所述周向凹槽(16)而进入所述横向凹槽(18a)，所述第二侧壁(38)是底切式的，且所述在轴向外部沿周向延伸的第四侧壁(52)为直线形。
2.根据权利要求1所述的胎面(10)，其特征在于，所述钝角不大于100°的角度，所述锐角不小于70°的角度。
3.根据权利要求1所述的胎面(10)，其特征在于，所述前缘的新区域(32)限定了所述胎面花纹块(12a)的前缘的新胎面的30-60％。
4.一种轮胎胎面(10)，包括：
具有第一侧壁(30)和第二侧壁(38)以及在轴向外部沿周向延伸的第四侧壁(52)的第一胎面花纹块(12a)，所述第四侧壁(52)与所述第二侧壁(38)相对，所述第一侧壁(30)限定了具有新区域(32)和磨损区域(34)的前缘，所述前缘设置成相邻于横向凹槽(18a)，并在转角(40a)处邻接在所述第二侧壁(38)上，所述第二侧壁(38)设置成相邻于与所述横向凹槽(18a)相交的周向凹槽(16)；
通过所述横向凹槽(18a)而与所述第一胎面花纹块(12a)的前缘间隔开的第二胎面花纹块(12b)，所述第二胎面花纹块(12b)包括第一侧壁(30)和第二侧壁(38)，所述第二胎面花纹块(12b)的第二侧壁(38)具有新区域(42)和磨损区域(44)并且设置成相邻于所述周向凹槽(16)，所述周向凹槽(16)限定了设置在所述轮胎胎面周围的水槽，水在所述水槽中在沿着所述第二胎面花纹块(12b)的第二侧壁(38)并朝向所述前缘的方向上沿着所述第一胎面花纹块(12a)的第二侧壁(38)流动，
其特征在于，所述第一胎面花纹块(12a)的前缘的磨损区域(34)限定了从平行于所述周向凹槽(16)中的水的直线流动的直线(62)至由所述转角(40a)引出的所述前缘的磨损区域的切线之间所测得的锐角，以便使水流偏离所述周向凹槽(16)而进入所述横向凹槽(18a)，所述第一胎面花纹块(12a)的前缘的新区域(32)限定了从平行于所述周向凹槽(16)中的水的直线流动的直线(62)至由所述转角(40a)引出的所述前缘的新区域的切线(64)之间所测得的钝角，以便限制水流偏离所述周向凹槽(16)而进入所述横向凹槽(18a)，且所述第一胎面花纹块(12a)的在轴向外部沿周向延伸的第四侧壁(52)为直线形。
5.根据权利要求4所述的胎面(10)，其特征在于，所述第二胎面花纹块(12b)的第二侧壁的一部分新区域延伸到所述第一胎面花纹块(12a)的新区域的转角之外，以便限制水流偏离所述周向凹槽(16)而进入所述横向凹槽(18a)。
6.根据权利要求5所述的胎面(10)，其特征在于，所述钝角不大于100°的角度，所述锐角不小于70°的角度。
7.根据权利要求4所述的胎面(10)，其特征在于，所述第一胎面花纹块(12a)的前缘的新区域(32)限定了所述胎面花纹块(12a)的前缘的新胎面的30-60％。
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